从液压形成的高度看阿基米德原理和帕斯卡定律_2011.ppt

从压强形成的高度 看 阿基米德原理和帕斯卡定律;说明： 这篇文章只从宏观的角度讨论在我们生活环境（重力场）中的，而且处于静止状态的液体（间或包括气体）问题．;1 静液压强的形成 ;重力解释 ; 其实这种谬误并不难破解，你只要认真思考： “没有重量，液体（包括气体）就真的没有压强了吗？” 答案显然是否定的：“没有重量，液体（包括气体）也会有压强．”在失重状态下的水滴，表面张力会将其束缚成球形，发生挤压而产生压强．对于封闭在针管里的药液，活塞和管壁等作用在药液表面上的力，也会使药液发生挤压而产生压强．玩具气球中的气体受气球橡胶膜对气体表面的束缚作用，也会使气体发生挤压而产生压强． 很明显除了重力以外“表面力” 也是液体（包括气体）形成压强的因素，可见上述教科书的描述是不恰当的，至少说是片面的.;弹性解释 ; 只要是能使液体（包括气体）发生挤压，就能使之产生压强，重力是一种因素，但不唯一，表面力也是一种因素（还有其他如离心场力等，但已不是本文讨论的范围）．但是不管是重力还是表面力首要的是要使液体（包括气体）发生挤压形变才能产生压强， 即;2 静止液体压强的特点与计算;图 1;2.１ 只考虑重力（不考虑表面力）的静液压强计算; 这也就是各种版本初中教科书中所给出的唯一的液体压强计算公式．这样一个不考虑表面力的公式，跟“液体（包括气体）的压强是由重量产生的”的说法一脉相承，具有片面性（是相对压强），使用不慎会就落入陷阱．;2.2 只考虑表面力（不考虑重力）的静液压强计算; 不难想到，所划液柱底面不论达到什么深度，所得结果都一样． 这就是说表面外力使液体内部产生的压强“分布均匀，处处大小相等，且与外力作用在表面上的压强大小相等”. 这也正是帕斯卡定律的实质所在. 计算式（２）体现了压强形成的表面力因素．;2.3 既考虑重力又考虑表面力的静液压强计算; 压强差公式对静止平衡的液体普遍适用，式（1）和式（2）是压强差公式在一定条件下的应用．只可惜在我国初高中教科书中不讲这个公式，只讲在特定条件下成立的式（1）．;3 对帕斯卡定律的解读; 审视这个全面反映静液压强的压强差公式; 与液体压强的形成联系起来，帕斯卡定律就变得非常简单，一些混乱也就迎刃而解了，一直使我们困惑不解的下列问题都明朗了起来，从而可以轻松地得以澄清．; （c）忽略重力——在表面力远大于重力的情况下（如万吨水压机），帕斯卡定律可以表述为：“由表面外力产生的压强，能够按照它原来的大小‘传递’到液体内各处．”这里所说‘传递’的压强，不再限于 “另外”所加， “原有”的形成平衡的压强也在此列；液体在密闭的容器内可以移动，不再限制“任意两点的高度差h不变”，在此“密闭”又有了新意.;4 对阿基米德原理的解读; 4.1 浮力的本质与浮力产生的原因;4.2 浮力的计算;4.3 浮力的界定与阿基米德原理的适用条件; （b）并非物体所受液体向上向下的压力差都是浮力——用水封闭在竖直管子中的气泡，虽然上下都有水，但周围不是被水包围（对于被一分为二、不连续的液体，静液平衡方程不成立） ，所受向上向下压力差也不符合阿基米德原理所规定的浮力．由此可知，现在教学中流传的“乒乓球漏斗实验”是一个虚假实验． （c）阿基米德原理的适用条件——阿基米德原理属于流体静力学范畴，适用于静止状态的液体（或气体），且在液体（或气体）中的物体对液体（或气体）无明显相对运动．对于游动的鱼、船等只能近似地应用阿基米德原理．